DE19731477A1 - Tintenstrahlkassette mit Tintenpegelerfassung - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Tintenstrahlkassetten und insbesondere auf zweiteilige Tintenstrahlkassetten mit ge­ trennten Tintenvorräten.

Ein typischer Tintenstrahldrucker weist einen Stift auf, der sich über eine bedruckbare Oberfläche, wie z. B. ein Blatt Papier, hin- und herbewegt. Der Stift weist einen Druckkopf mit einem Array aus zahlreichen Öffnungen auf, durch welche Tintentröpfchen auf die Oberfläche ausgeworfen werden kön­ nen, um ein gewünschtes Muster zu erzeugen. Einige Tinten­ strahldrucker weisen einen ersetzbaren Tintenvorrat auf, der in einer festen Position an dem Drucker befestigt und mit­ tels eines Kanals mit einem sich hin- und herbewegenden Druckkopf verbunden ist. Dies ermöglicht die Verwendung ei­ nes größeren Tintenvorrats und vermeidet die Notwendigkeit, den Druckkopf jedesmal zu ersetzen, wenn der Tintenvorrat geleert ist. Farbtintenstrahldrucker weisen gewöhnlicherwei­ se eine Mehrkammerkassette oder mehrere Tintenvorratskasset­ ten auf, die jeweils eine unterschiedliche Tintenfarbe ent­ halten.

Einige vorhandene Systeme versehen jede feste Tintenvorrats­ kassette mit einem eingebauten elektronischen Speicherchip, um Informationen über den Inhalt der Kassette auszutauschen. Es ist außerdem für einen solchen Chip möglich, als eine "Füllstandsanzeige" zu dienen, die dem Drucker die Menge der verbleibenden Tinte anzeigt oder mitteilt, damit der Benut­ zer die Notwendigkeit des Ersetzens einer geleerten Kassette beobachten und vorhersehen kann.

Der eingebaute Speicher in einer Tintenkassette kann ferner dazu dienen, um weitere Informationen über die Tintenkasset­ te, wie z. B. das Herstellungsdatum (um sicherzustellen, daß eine übermäßig alte Tinte den Druckkopf nicht beschädigt), die Tintenfarbe (um einen falschen Einbau zu verhindern) und die Produktidentifizierungscodes (um sicherzustellen, daß keine inkompatible oder minderwertige Quellentinte in andere Druckerteile eindringt und dieselben beschädigt), aufzu­ zeichnen oder zu speichern.

Für sehr preisgünstige Anwendungen können jedoch die Kosten für das Ersetzen des Chips, jedesmal wenn eine Kassette ge­ leert ist, die Vorteile übersteigen, die durch einen Spei­ cherchip in jeder ersetzbaren Kassette geliefert werden. Zu­ sätzlich können weitere Elemente in einer Kassette vorhanden sein, wie z. B. Bauteile, Plombierungs- und Pumpenkomponen­ ten, die eine Nutzlebensdauer aufweisen, die sich weit über die Zeitdauer hinaus erstreckt, die erforderlich ist, um den Tintenvorrat zu entleeren. Mit getrennten Chips und Tinten­ vorratselementen kann man den Tintenvorratsabschnitt einer bestehenden Kassette ersetzen oder nachfüllen. Der Chip in der Kassette sendet jedoch normalerweise ein Signal "Tinte geleert" zu dem Drucker, das den Druckerbetrieb verhindert. Selbst wenn ein Chip vorgesehen wurde, um ein Signal zu sen­ den, um einen Druckerbetrieb freizugeben, nachdem der erste Vorrat geleert ist, würde ein solcher Lösungsansatz die Schutzvorkehrungen des Druckers gegen ein "trockenes Abfeu­ ern" zunichte machen.

Ein trockenes Abfeuern tritt auf, wenn ein Tintenstrahldru­ cker seine Druckfunktionen fortsetzt, nachdem ein Tintenvor­ rat geleert ist. Dies verursacht Unannehmlichkeiten für den Benutzer, eine Verschwendung des Tintenvorrats und eine mög­ liche Beschädigung von Druckerkomponenten. Es kann bei­ spielsweise vorkommen, daß ein Benutzer einen Druckauftrag ausdruckt, der viele Seiten mit einer hochwertigen Farbaus­ gabe aufweist. Falls eine einzige Tintenfarbe bei dem Druck­ auftrag frühzeitig gelehrt wird, ohne daß dies der Benutzer erkennt, werden die nachfolgenden Blätter unbenutzbar, wo­ durch wertvolle Medien und die Tinten der anderen Farben verschwendet werden.

Zusätzlich kann der Druckkopf selbst, der eine wertvolle Komponente darstellt und bei einem solchen Drucker nicht routinemäßig ersetzt wird, durch ein trockenes Abfeuern be­ schädigt werden, wodurch eine professionelle Wartung des Druckers erforderlich wird. Thermische Tintenstrahldruck­ köpfe weisen Tintenkammern auf, die jeder Öffnung zugeordnet sind, wobei ein Widerstand in jeder Kammer eine Tintenmenge verdampft, um die Ausdehnung zu liefern, die ein Tröpfchen flüssiger Tinte auf das Medienblatt auswirft. Normalerweise behält der andauernde Tintenfluß während des Druckens eine gesteuerte Temperatur des Widerstandes bei, wodurch verhin­ dert wird, daß Tinte auf den Widerstandsoberflächen trocknet oder "gekocht" wird. Wenn jedoch die Tintenversorgung unter­ brochen wird, kann der flüchtige oder wasserhaltige Träger der in jeder Kammer verbleibenden Tinte von der Widerstands­ hitze verdampft werden, wobei die verbleibenden Festkörper die Widerstandsoberfläche verkrusten oder die Öffnung ver­ sperren können. Selbst wenn der Tintenvorrat nachgefüllt wird, können einige Öffnungen verstopft bleiben, wodurch die Wärmeübertragungscharakteristika einiger Widerstände unan­ nehmbar erhöht werden können.

Folglich besteht ein Bedarf nach einem preisgünstigen Tin­ tenstrahldrucksystem für einen Drucker, das ein trockenes Abfeuern verhindert, während es ermöglicht wird, daß nicht geleerte Elemente einer Tintenkassette während des Nachfül­ lens und Ersetzens des Tintenvorrats zurückgehalten werden, wobei der Drucker Sensoren aufweist, um das Verwenden einer geleerten Kassette zu vermeiden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte ersetzbare Tintenkassette und ein verbessertes Verfahren zur Wartung einer Tintenkassette für einen Tinten­ strahldrucker zu schaffen, um eine Verschwendung von Druck­ medien und Tinte zu vermeiden und um den Drucker und dessen Komponenten ausreichend vor Beschädigungen zu schützen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine er­ setzbare Tintenkassette gemäß Anspruch 1 und durch ein Ver­ fahren zur Wartung einer Tintenkassette gemäß Anspruch 5 ge­ löst.

Die vorliegende Erfindung überwindet oder verringert die Nachteile des Stands der Technik, indem eine ersetzbare Tin­ tenkassette für ein Tintenstrahldrucksystem geschaffen wird, das eine Tintenvorratsstation mit einem Tintenbehälter und einem elektrischen Druckerverbinder aufweist. Die Kassette weist ein Gehäuse auf, das von der Tintenvorratsstation ent­ fernbar und mit derselben zusammenfügbar ist. Eine elektri­ sche Schaltung und ein verbundener elektrischer Kassetten­ verbinder befinden sich an dem Gehäuse, wobei der elektri­ sche Kassettenverbinder mit dem elektrischen Druckerverbin­ der zusammenfügbar ist. Ein Tintenreservoir in dem Gehäuse definiert eine Kammer, die einen Tintenvorrat mit einem aus­ gewählten Volumens enthält, und weist einen Tintenauslaß auf, der mit dem Druckertintenbehälter verbindbar ist. Ein Tintenpegelsensor in dem Gehäuse ist mit dem elektrischen Kassettenverbinder verbunden und erfaßt, ob der Tintenvorrat niedriger als eine Schwellenmenge ist. Falls dem so ist, er­ zeugt derselbe ein Signal "Tinte geleert".

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Druckers gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung.

Fig. 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm des Ausführungs­ beispiels von Fig. 1.

Fig. 3 eine Explosionsschnittseitenansicht des Ausfüh­ rungsbeispiels von Fig. 1.

Fig. 4 eine Unteransicht des Ausführungsbeispiels von Fig. 1.

Fig. 1 und 2 zeigen ein Tintenstrahldrucksystem oder einen Tintenstrahldrucker 10 mit einem Satz entfernbarer Tinten­ kassetten 12 zum Drucken auf ein Blatt eines Mediums 13. Je­ de Tintenkassette umfaßt ein Tintenreservoir 13, das eine mit Tinte gefüllte Kammer definiert, und eine elektronische Schaltung in einem Kassettenspeicherchip 20. Der Drucker weist ein Gehäuse 22 auf, das eine Steuerung 24 umschließt, die über vier elektrische Leitungen 26 mit dem Kassettenchip 20 verbunden ist. Eine Tintenpegelanzeige 30 ist an dem Ge­ häuse angebracht und, wie es gezeigt ist, elektrisch mit der Steuerung verbunden oder dieselbe kann mittels einer Compu­ tersoftware an dem Benutzervideoanzeigeterminal angezeigt werden. Ein Druckkopf 32 mit einem Speicher 33 und einem Druckelement 34 bewegt sich in dem Gehäuse in der Nähe des Medienblattes hin und her. Ein Tintenschlauch 35 verbindet den Tintenvorrat, der die Tinte zum Drucken bereitstellt, mit dem Druckkopf. Ein Druckkopfsteuerbus 36 verbindet die Steuerung elektrisch mit dem Druckkopf und überträgt Druck­ daten zu dem Druckkopf. Während das Prinzipschaltbild zur Vereinfachung mit einem einzigen Druckkopf und einer einzi­ gen Druckkassette dargestellt ist, weist das bevorzugte Aus­ führungsbeispiel jeweils vier dieser Elemente auf, wobei je­ des einer bestimmten Tintenfarbe (schwarz, Cyan, gelb und Magenta) entspricht. Ein Computer 37, der mit dem Drucker 10 verbunden ist, umfaßt einen Druckertreiber 38, der mit der Steuerung 24 verbunden ist, eine zentrale Verarbeitungsein­ heit 39 (CPU; CPU = Central Processing Unit = zentrale Ver­ arbeitungseinheit) 39 und einen angeschlossenen Monitor 41.

Fig. 3 stellt die Tintenkassette 12 mit ihrer Verbindung zu dem Drucker 10 detaillierter dar. Der Drucker definiert ei­ nen Tintenvorratsstationshohlraum 40, der bezüglich des Druckergehäuses fest ist und welcher einen Behälter liefert, um die Tintenkassette vollständig aufzunehmen. Der Stations­ hohlraum weist einen Boden 42 auf, auf welchem eine Fluid­ verbindung 44 und eine elektrische Verbindung 46 angebracht sind. Die Fluidverbindung umfaßt eine Ausrichtungsbuchse 50, die eine Hohlnadel 52 umgibt, wobei die Nadel einen Durch­ gang definiert, der mit dem Tintenschlauch 34 verbunden ist. Obwohl es nicht detailliert gezeigt ist, ist die Nadel mit einer Einschließung versehen, um die Feuchtigkeit beizube­ halten, wenn keine Tintenkassette eingebaut ist.

Die elektrische Verbindung umfaßt einen vorstehenden Vor­ sprung 54, der vier Anschlußstifte 56 aufweist, die gebildet sind, um gebogene, sich lateral erstreckende Abschnitte dar­ zustellen. Die fluidmäßigen und elektrischen Verbindungen sind voneinander räumlich beabstandet, um zu verhindern, daß ein unerwartetes Auslaufen von Tinte die elektrischen Ele­ mente betrifft.

Die Tintenkassette 12 ist eine starre rechteckige Schale mit einem parallel zu der Ebene der Figur flachen und planaren Aussehen. Das Gestell weist eine Vorderkante 60 auf, die sich zu dem Boden 42 des Hohlraums erstreckt. Ein abgedich­ tetes Tintennachfülltor 62 an der Hinterkante der Kassette liefert eine Öffnung zum Nachfüllen des Reservoirs 40, nach­ dem der Tintenvorrat geleert ist. Ein Tintenauslaß 66 ist in Ausrichtung mit der Fluidverbindung 44 an einem Ende der Vorderkante positioniert, wobei eine Tasche 70 in der Vor­ derkante des Gestells an einer Position definiert ist, die von dem Tintenauslaß 66 räumlich beabstandet ist. Der Tin­ tenauslaß 66 weist eine Endoberfläche auf, die von einem selbstversiegelnden Septum umschlossen ist, das von der Na­ del durchdrungen werden kann. Das Äußere des Auslasses ist geformt, um eng in der Manschette 50 aufgenommen und von derselben unterstützt zu werden, um während des Einbaus der Kassette in den Drucker eine Ausrichtung zu liefern.

Ein Verbinder 72 mit vier getrennten, leitfähigen planaren Leiteranschlußflächen ist an einer Wand der Tasche ange­ bracht, derart, daß derselbe parallel zu der Ebene der Tin­ tenkassette angeordnet ist. Dies ermöglicht es, daß die Druckerverbindungsanschlußstifte entlang der jeweiligen An­ schlußflächen kratzen, sowie die Kassette in den Tintenvor­ ratsstationshohlraum 40 eingefügt wird, wodurch eine Oxida­ tion oder Verunreinigung von den Anschlußflächen entfernt wird, um einen korrekten Ohmschen Kontakt sicherzustellen. Der Steuerungschip 20 ist in der Kassettentasche angebracht und umfaßt getrennte Verbindungen zu jeder der vier Verbin­ deranschlußflächen. Eine Vorrichtung 74 für einen hörbaren Alarm, wie z. B. ein piezoelektrisches Element, ist in der Tasche angebracht und mit der Steuerung verbunden.

Die Kassette ist normalerweise in der dargestellten Position derart ausgerichtet, daß die Vorderkante nach unten zeigt. Folglich wird sich die Tinte in der Kammer 14 zu dem Boden hin setzen. Die Kammer definiert einen Schacht 76, der als Sammelbehälter dient. Der Schacht ist der letzte zu leerende Abschnitt der Kammer, wenn der Tintenvorrat geleert wird; wenn der Schacht teilweise leer ist, ist es bekannt, daß der gesamte Rest der Kassette leer und ein Nachfüllen erforder­ lich ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Schacht durch eine zylindrische Wand definiert, die auf ge­ genüberliegenden Seiten zwei lichtdurchlässige Tore 80, 82 aufweist, die an einem Schwellenpegel 84 positioniert sind, der um einen kleinen Abstand oberhalb der Unterseite des Schachts angeordnet ist. Wenn sich Tinte oberhalb des Schwellenpegels befindet, sind die Tore abgedeckt, wobei sich die koaxial ausgerichteten Tore in visueller Verbindung zueinander befinden, wenn die Tinte unter den Schwellenpegel abfällt. Da der Schacht bezüglich des Restes der Tintenkam­ mer in einer horizontalen Ebene einen kleinen Querschnitt aufweist und das Volumen unterhalb des Schwellenpegels rela­ tiv klein ist, wird eine gegebene Tintenentleerungsrate ei­ nen schnell abfallenden Tintenpegel verursachen.

Ein optischer Tintenpegelsensor weist einen Emitter 90 und einen Detektor 92 auf, die in der Tasche 70 positioniert und mit dem Chip 20 elektrisch verbunden sind, wobei sich jedes Element an einem entsprechenden Tor des Schachtes befindet. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Emitter eine Infrarot-LED, wobei der Emitter auf die Wellenlänge des von der LED emittierten Lichts anspricht. Die Wellenlänge ist ausgewählt, um einerseits die Tore und die Luft wirksam zu durchdringen und andererseits von der Tinte einer beliebigen Farbe wirksam abgedeckt zu werden. Wenn der Tintenpegel un­ ter den ausgewählten Pegel abfällt, sendet der Sensor ein elektrisches Signal zu dem Chip 22, welcher durch Erzeugen des Signals "Tinte geleert" reagiert.

Bei alternativen Ausführungsbeispielen, die Tinten verwen­ den, die von bestimmten Wellenlängen durchdrungen werden können, können LEDs mit unterschiedlichen Wellenlängen für unterschiedliche Tintenfarben ausgewählt werden. Beispiels­ weise kann eine rote LED für alle Farben außer Magenta ver­ wendet werden, für welche eine grüne oder gelbe LED verwen­ det werden kann. Alternative Tintenpegelsensoren können ei­ nen optischen Sensor umfassen, der einen Emitter und einen Detektor an einem einzigen Tor aufweist und betreibbar ist, um das Vorhandensein von Tinte an dem Tor zu erfassen, indem die Anwesenheit oder Abwesenheit von reflektiertem Licht oder einer anderen Strahlung von innerhalb des Schachtes er­ faßt wird. Eine weitere Alternative kann das Vorhandensein von Tinte an dem Schwellenpegel erfassen, indem beispiels­ weise elektrische Zuleitungen an gegenüberliegenden Seiten des Schachtes positioniert sind, wobei der elektrische Wi­ derstand oder die elektrische Kapazität zwischen den Zulei­ tungen bestimmt wird.

Das Schwellenvolumen des Schachtes unterhalb des Schwellen­ pegels kann ausgewählt sein, um der Tintenmenge zu entspre­ chen, die bei einer typischen dicht gedruckten Seite verwen­ det wird, so daß die Kassette nicht während des Druckens ei­ ner Seite geleert wird. Dies würde ein Entfernen der Seite oder ein Unterbrechen des Druckprozesses erfordern, was auf­ grund des Unterbrechens der sorgfältig entworfenen Reihen­ folge von überlappenden Druck- und Trocknungszeiten eine Un­ einheitlichkeit der Ausgabe verursachen kann. Die verwendba­ re Tinte, die in der Pumpe verbleibt, kann ferner in die Be­ rechnung der Tinte aufgenommen werden, die zum Vervollstän­ digen einer Seite, nachdem eine Entleerung erfaßt ist, ver­ fügbar ist.

Die Tintenkassette umfaßt eine Membranpumpe 86, um Tinte von dem Reservoir zu dem Drucker zu pumpen. Unterhalb des Schachtes ist eine Pumpenkammer positioniert, wobei ein Tin­ teneinlaß ein Rückschlagventil aufweist, das einen Einweg-Fluid­ fluß von dem Schacht zu der Kammer liefert, wenn sich die Pumpenkammer auf einem niedrigeren Druck als der Schacht befindet. Ein Pumpenauslaß sorgt für eine Verbindung mit ei­ nem Auslaßkanal, der sich zu dem Tintenauslaß 66 der Kasset­ te erstreckt.

Die Pumpe 86 umfaßt eine flexible Membran 102, die den unte­ ren Abschnitt der Pumpenkammer abdichtet, um ein variables Kammervolumen bereitzustellen. Ein sich vertikal hin- und herbewegender Pumpenschieber 104, der an dem Drucker ange­ bracht ist und von der Druckersteuerung elektrisch gesteuert wird, ist mit der Membran ausgerichtet. Sowie der Schieber in die Membran drückt, wird das Kammervolumen verringert, wodurch Tinte durch den Kammerauslaß getrieben wird, um von dem Tintenauslaß 66 ausgeworfen zu werden. Bei einem Zurück­ ziehen des Schiebers kehrt die Membran in der Kammer in ihre ursprüngliche Position zurück, wobei dieselbe von einer zu­ sammengedrückten Feder (nicht gezeigt) unterstützt wird. Da­ durch wird durch das Einlaßventil Tinte in die Kammer gezo­ gen; eine Druckregelungseinrichtung, die dem Druckkopf zuge­ ordnet ist, funktioniert als Rückschlagventil, um zu verhin­ dern, daß Tinte, die sich in Strömungsrichtung dahinter be­ findet, zurück in die Pumpe gezogen wird.

Die Druckersteuerung 24 ist programmiert, um die Druckakti­ vitäten zu verfolgen, um eine Abschätzung zu erhalten, wie­ viel Tinte von jeder Kassette verbraucht worden ist. Insbe­ sondere kann dabei an einen Tropfenzähler gedacht werden.

Normalerweise dient der Speicherchip auf dem Kassettenge­ stell als der Speicherstandort für die Tropfenverwendungsin­ formationen. Der Speicher auf dem Chip kann mit einem Zu­ standswert "Tinte voll" beginnen, welcher dekrementiert wird, sowie das Drucken fortgesetzt wird, bis ein Zustand "Tinte leer" erreicht ist, woraufhin der Drucker nicht ar­ beiten wird, bis die Kassette durch eine Kassette ersetzt ist, die den Zustand "Tinte voll" oder einen Zwischenzustand anzeigt.

Durch Speichern dieser Informationen in jeder Kassette, kön­ nen die Kassetten entfernt und ersetzt werden, ohne daß die Verwendungsinformationen verloren gehen. Sowie das Drucken fortgesetzt wird, liest der Drucker die Verwendungsinforma­ tionen, die in dem Kassettenspeicher gespeichert sind, aus und zeigt eine entsprechende Ausgabe an der Anzeige 30 an, welche in der Form eines Balkendiagramms oder einer "Füll­ standsanzeige" ausgeführt sein kann. Im Gegensatz zu einer Kraftstoffanzeige in einem Kraftfahrzeug ist es bei einer solchen Füllstandsanzeige nicht erforderlich, den gegenwär­ tigen Fluidpegel in dem Reservoir zu erfassen, so daß man nicht auf einen Tintenpegelsensor angewiesen ist.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Speicherchip ein EEPROM, das beschrieben oder dekrementiert werden kann, sowie die Tintenverwendung fortgesetzt wird. Bei einer voll­ ständigen Entleerung kann der Chip zurückgesetzt werden, wo­ durch ermöglicht wird, daß das Drucken mit einer aufgefüll­ ten Kassette fortgesetzt wird. Bei dem bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel weisen der Chip und der Verbinder vier Leitun­ gen auf: Leistung, Masse, Takt und Eingangssignal/Ausgangs­ signal. Der Chip kann ein MROM sein, der niemals beschrieben wird, oder kann eine Kombination aus MROM-, EPROM- und EEPROM-Abschnitten umfassen, um das Verhalten eines Stan­ dardchips zu emulieren. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Tropfenzähler eine 8-Bit-Einmalschreibe-Speicherposition aufweisen, wobei jedes Bit einem Achtel des Tintenvorrats entspricht und beschrieben werden kann, nachdem ein Feinzäh­ ler eine Verwendung einer Anzahl von Tintentröpfchen be­ stimmt hat, die zu einem Achtel der Kassettenkapazität äqui­ valent ist.

Jeder Kassettenspeicherchip kann bei der Herstellung aufge­ zeichnete Informationen, wie z. B. das Kassettenvolumen, den Tag der Herstellung, das Jahr der Herstellung, das Frische- bzw. Verfallsdatum, die Tintenlagerfähigkeit und die Pro­ duktseriennummer, aufweisen. Der Speicher kann ferner Daten bezüglich der chemischen Zusammensetzung der Tinte und der Kolorimetrie und Informationen bezüglich der Tintentrock­ nungszeit und der Ausgasungsrate umfassen, um während der Lebensdauer der Kassette ein optimales Drucken zu ermögli­ chen. Der Chip wird ferner gelegentlich von dem Drucker in Verbindung mit einer Verwendung beschrieben. Diese Informa­ tionen können eine grobe Verwendungsanzeige in Achteln des Gesamtvolumens, eine Anzahl der feinen Tropfen, ein erstes Verwendungsdatum, das letzte Verwendungsdatum und die Ver­ wendungszeitdauer umfassen.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel legt der Pumpen­ schieber 104 des Druckers mittels einer Feder eine Kraft an, derart, daß seine Auslenkung begrenzt ist, falls derselbe auf einen beträchtlichen Widerstand von der Membran oder ei­ nem anderen Hindernis trifft. Ein Positionssensor an dem Drucker kann bestimmen, ob sich der Schieber zu normalen Auslenkungen erstreckt oder ob die Auslenkung übermäßig oder unangemessen ist. Falls beispielsweise die Pumpe geleert und nicht mehr in der Lage ist, mehr Tinte aus dem Reservoir zu ziehen, kann der Gegendruck von dem Reservoir ein Ansaugen erzeugen, das verhindert, daß die Membran zu ihrer ausgefah­ renen Position zurückkehrt. Wenn dies auftritt, erstreckt sich der Schieber über seine normale Auslenkung hinaus, wo­ bei der Drucker das Drucken beendet, um ein trockenes Abfeu­ ern zu vermeiden.

Wenn der Drucker einen derartigen Schiebersensor aufweist, kann eine alternative Einrichtung zum Signalisieren, daß die Tinte entleert ist, vorgesehen sein, um die Pumpe vollstän­ dig aus der Kassette zu entfernen. Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, ist ein Schieberhinderniselement 110 an der Kassette in der Ausnehmung angebracht, wo sich die Membran befinden wür­ de, falls eine Pumpe vorhanden wäre, um den Schieber mit dem erwarteten Widerstand zu versehen. Das Hindernis erstreckt sich normalerweise über die Ausnehmung an einer Position, die der normalen Position einer Pumpenmembran entspricht. Folglich trifft der Schieber auf den erwarteten Widerstand, der mit einer vollen Kassette und einer normal arbeitenden Pumpe vergleichbar ist, wobei es gestattet wird, das Drucken fortzusetzen. Wenn der Kassettensensor 80, 82 eine Ent­ leerung der Tinte erfaßt, signalisiert derselbe dem Drucker anzuhalten, indem das Hindernis 110 aktiviert wird, um das­ selbe aus dem Weg des Schiebers zu entnehmen. Folglich er­ streckt sich der Schieber über seine Auslenkung hinaus, wo­ raufhin das Drucken eingestellt wird. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel ist das Hindernis ein thermisch betätigter Bi­ metallstreifen, der mittels eines elektrischen Signals von dem Kassettenchip betrieben wird. Der Streifen ist normaler­ weise in der Nähe der Mitte der Membran positioniert und wird bei einer Tintenentleerung zurückgezogen, sowie dersel­ be mittels eines Stroms erhitzt wird, der durch einen zuge­ ordneten Widerstand (nicht gezeigt) fließt, wobei die Steue­ rung mittels des Kassettenchips erfolgt.

Der Drucker wird vor dem Drucken eingeschaltet, wobei der Treiber und die Firmware des Druckers den Tintenpegel oder das Tropfenvolumen aus jedem Kassettenspeicherchip auslesen. Falls eine Kassette fehlt, wird der Drucker nicht drucken und der Benutzer kann darauf aufmerksam gemacht werden, daß es notwendig ist, eine Kassette einzubauen. Jedesmal wenn eine unterschiedliche Kassette eingebaut wird, werden die Inhalte des Kassettenspeichers in einen Speicher gelesen, der der Druckersteuerung zugeordnet ist.

Der Betrieb beginnt mit dem Einbau der Kassette. Der Benut­ zer initiiert daraufhin einen neuen Druckauftrag, wodurch bewirkt wird, daß der Drucker den Kassettenspeicherchip ab­ frägt, um die Tintenmenge in dem Reservoir zu bestimmen. Ba­ sierend auf den empfangenen Daten berechnet die Steuerung einen Tintenpegel und sendet ein Signal zu der Anzeige, um dem Benutzer den Tintenpegel anzuzeigen. Der Kassettenchip beurteilt, ob der Tintenvorrat leer ist, indem das Signal von dem Tintenpegelsensor gelesen wird, und sendet die In­ formationen zu dem Drucker, um das Drucken zu erlauben oder zu verhindern.

Falls bestimmt wird, daß der Tintenvorrat nicht leer ist, druckt der Drucker einen Abschnitt des Druckauftrags und ak­ tualisiert den Speicherchip, um die Tintenverwendung während des Druckschrittes wiederzugeben. Dies kann das Schreiben in einen Feinzähler in dem Kassettenspeicher, das schreiben in eines der Bits des Grobzählers, falls der Feinzähler voll wird, und das Zurücksetzen des Feinzählers auf Null für ein nachfolgendes Drucken umfassen. Der Drucker bestimmt darauf­ hin, ob der Druckauftrag abgeschlossen ist. Falls dem so ist, hält der Drucker an und wartet auf Anweisungen, um mit einem neuen Druckauftrag zu beginnen, woraufhin der Drucker mit dem neuen Druckauftrag beginnt. Während des Druckauf­ trags, d. h. am Ende des Druckens jedes Blattes bei dem Auf­ trag, wird die Steuerung alle Speicherelemente auslesen, um die Anzeigen, die die Tintenvorräte wiedergeben, zu aktuali­ sieren, wobei die Steuerung andauernd überwachen wird, ob der Tintenpegel unter die Schwelle abgefallen ist. Dies wird es dem Benutzer ermöglichen, den Tintenverbrauch während großer Druckaufträge zu überwachen.

Falls bestimmt wird, daß der Tintenvorrat leer ist, macht der Drucker für eine begrenzte Zeitdauer weiter, um bei­ spielsweise die Seite zu beenden, woraufhin derselbe den Druckauftrag anhält und auf der Anzeige anzeigt, daß die Tinte leer ist. Zum Fortsetzen muß der Benutzer die Tinten­ kassette ersetzen oder auffüllen. Falls die Kassette aufge­ füllt ist, wird der Tintenverwendungszähler, welcher leer oder nahezu leer ausliest, zurückgesetzt, um anzuzeigen, daß die Kassette voll ist. Ein Ersetzen der Kassette umfaßt ein Einbauen derselben in der Tintenvorratsstation, derart, daß die Nadel das Septum durchdringt, um einen Tintenfluß zu liefern, und derart, daß der elektrische Verbinder einen Kontakt mit jeder der vier Anschlußflächen auf dem Verbinder herstellt.

Nachdem die Kassette ersetzt ist, wird der Druckauftrag wie­ der gestartet.

Ein alternativer Druckbetrieb kann verwendet werden, wenn die Tintenkassette einen einfacheren ROM-Chip (ROM = Read Only Memory = Nur-Lese-Speicher) anstelle des EEPROM auf­ weist. Der Chip ist programmiert, um andauernd ein Signal "Tinte voll" zu dem Drucker zu liefern, wodurch verhindert wird, daß der Drucker aufgrund des Tropfenzählens abschal­ tet, und wodurch die "Füllstandsanzeige"-Funktion gesperrt wird. Mit diesem Tintenkassettenchip wird der Drucker wei­ termachen, bis der Tintenpegelsensor eine Entleerung an­ zeigt, wodurch der Drucker gegen ein trockenes Abfeuern ge­ schützt ist. Wenn der Drucker den Chip bezüglich des Tinten­ pegels überprüft, wird derselbe folglich das Signal "alle voll" auslesen und das Drucken des gesamten Auftrags oder von Abschnitten des Auftrags nach einem gelegentlichen er­ neuten Überprüfen des Tintenpegels fortsetzen. Wenn der Pe­ gelsensor eine Entleerung erfaßt, kann derselbe entweder den Drucker direkt benachrichtigen, einen hörbaren Alarm in der Kassette oder dem Drucker oder das Hindernis von Fig. 4 be­ tätigen, um den Krafterfassungsschieber zu benachrichtigen, welcher auch in einem Tropfenzählsystem verwendet werden kann.

Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel, kann eine Ausstattung vorgesehen sein, die eine einzige Kassette und eine Nachfüllflasche zum Nachfüllen des Reservoirs auf­ weist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann entweder der Be­ trieb wie im vorhergehenden fortgesetzt werden oder es kann ein programmierter Chip verwendet werden, um ein anfängli­ ches Tintenvolumen anzuzeigen, das gleich dem kombinierten Volumen der Kassette und des gesamten Inhalts der Nachfüll­ flasche ist. Die Nachfüllflasche kann ein Volumen aufweisen, das um ein ganzzahliges Vielfaches n größer als das der Kas­ sette ist, um eine begrenzte Anzahl von Nachfüllungen be­ reitzustellen. Der Chip in dieser Kassette kann ein Zurück­ setzen der Tropfenzählerfunktion lediglich eine begrenzte Anzahl von Malen n erlauben, die dem Nachfüllvolumenverhält­ nis entsprechen. Dies begrenzt das Nachfüllen über die Nutz­ lebensdauer der Kassette hinaus.

Claims (10)

1. Ersetzbare Tintenkassette (12) für ein Tintenstrahl­ drucksystem (10), das eine Tintenvorratsstation (40) mit einem Tintenbehälter (44) und einem elektrischen Druckerverbinder (46) aufweist, wobei die Kassette fol­ gende Merkmale aufweist:
ein Gehäuse, das von der Tintenvorratsstation entfernbar und mit derselben zusammenfügbar ist,
eine elektrische Schaltung (20) und einen elektrischen verbundenen Kassettenverbinder (72) an dem Gehäuse, wo­ bei der elektrische Kassettenverbinder mit dem elektri­ schen Druckerverbinder zusammenfügbar ist;
ein Tintenreservoir (40) in dem Gehäuse, das eine Kammer definiert, die einen Tintenvorrat mit einem ausgewählten Volumen enthält;
wobei das Reservoir einen Tintenauslaß (66) aufweist, der mit dem Druckertintenbehälter verbindbar ist; und
einen Tintenpegelsensor (80, 82) in dem Gehäuse, der mit dem elektrischen Kassettenverbinder verbunden ist und der betreibbar ist, um zu erfassen, ob der Tintenvorrat geringer als eine Schwellenmenge ist, und um ein Signal "Tinte geleert" als Reaktion auf eine Erfassung, daß der Tintenvorrat weniger als die Schwellenmenge enthält, zu erzeugen.

2. Tintenkassette gemäß Anspruch 1, bei der der Tintenpe­ gelsensor einen optischen Sensor (82) umfaßt, der mit dem Reservoir in Verbindung steht.

3. Tintenkassette gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Schaltung betreibbar ist, um das Signal "Tinte geleert" zu dem Drucker zu schicken, derart, daß der Druckerbe­ trieb angehalten werden kann, bevor die Tinte geleert ist.

4. Tintenkassette gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Kassettenschaltung ein Speicherelement (20) um­ faßt, in welches Daten geschrieben werden können, die der verbrauchten Tintenmenge von dem Reservoir entspre­ chen.

5. Verfahren zur Wartung einer Tintenstrahlkassette (12), die einen Tintenvorrat aufweist und die von einem Drucker (10) entfernbar ist, der als Reaktion auf ein Tintenpegelsignal von der Kassette betreibbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Betreiben des Druckers, um Tinte aus der Kassette zu ziehen;
während des Betreibens des Druckers, Erzeugen eines Freigabesignals, um den Betrieb des Druckers zu ermögli­ chen;
während des Betriebs des Druckers, Überwachen, um zu be­ stimmen, ob die Kassette einen ausgewählten Tintenpegel (84) enthält;
nach dem Bestimmen, daß die Kassette weniger als den ausgewählten Tintenpegel enthält, Erzeugen eines Signals "Tinte geleert"; und
Anhalten des Betriebs des Druckers als Reaktion auf das Signal "Tinte geleert".

6. Verfahren zur Wartung einer Tintenstrahlkassette gemäß Anspruch 5, bei dem das Erzeugen des Freigabesignals ein andauerndes Erzeugen eines Signals "Tinte voll" auf­ weist.

7. Verfahren zur Wartung einer Tintenstrahlkassette gemäß Anspruch 5 oder 6, bei dem das Überwachen ein optisches Erfassen des Vorhandenseins von Tinte umfaßt.

8. Verfahren zur Wartung einer Tintenstrahlkassette gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem der Drucker eine Tintenpumpbetätigungsvorrichtung (104) aufweist, die be­ treibbar ist, um die Tintenkassette zu berühren, um Tin­ te zu pumpen, und bei dem das Signal "Tinte geleert" ein Positionieren eines bewegbaren Hindernisses (110) außer­ halb eines Zusammenstoßbereichs mit dem Betätiger um­ faßt.

9. Verfahren zur Wartung einer Tintenstrahlkassette gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem der Anhaltebetrieb des Druckers eine Benutzerreaktion auf ein Signal von der Kassette und ein manuelles Anhalten des Druckers aufweist.

10. Verfahren zur Wartung einer Tintenstrahlkassette gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, das ein Auffüllen der Kas­ sette mit Tinte aufweist, nachdem der Betrieb des Druckers angehalten ist.